基于SVPWM的三电平逆变器中点电压控制方法

当输出电流、电压不同相时，各扇区内小矢量对中点电压的影响仍不变，根据函数|ia|t1-|ic|t2=0求取出这个分割点，即可更合理地选择用于调节的小矢量，最大限度保证控制iN=0。

综合上述分析，要保证iN=0，合理选择合成矢量的切换点是关键。切换时刻本质上为对应小矢量在一个开关周期内对中点注入或抽取电荷能力大小的分割点。基于上述分析，可得在第I扇区的C区域中C1和C2合成方式的切换点为|(ibt7-ict2)/(iat1)|=|(ibt7-iat1)/(ict2)|。而每个扇区的B和D区域中不存在小矢量的选取问题，因此这两个区域无需额外调整。由此可得第I扇区A1，A2，C1，C2切换矢量合成方式判据见表2。

采用该种改进方式，在仿真电流滞后电网电压20°时，可得m=0.8输出的调制波形，如图7所示。由图可见，调制波光滑连续，该方式可在任何区域使一个开关周期内iN=0。

4 直流侧电压闭环控制

实际系统中需对直流中点电压进行闭环控制，使用PI调节器构成中点电压外环。由图1可知，中点电流与中点电压的关系为：

由此可得中点电压控制框图，如图8所示。

图中，Gs(s)为DSP内部的PWM延时，

为逆变器产生的扰动，中点电压不加任何控制时，会有3次谐波。电压外环带宽的设计主要考虑抑制中点电压的直流漂移。令3次谐波衰减100倍，这样截止频率需设置在3次的1/40附近。实际中取截止频率20rad·s-1，PI零点10rad·s-1。

5 实验验证

实验平台主要由功率板和控制板组成，功率板包含主电路、驱动电路和部分采样电路。控制板通过排线连接到功率板，控制芯片为DSP2 8335及其外围电路。实验中直流电由Chroma直流电源提供，交流侧接Chroma交流电源，用来模拟电网。

在直流母线电压200 V，交流相电压有效值28 V，输出电流峰值2 A情况下，并网运行时不加中点电压控制和加入中点电压控制的实验波形如图9所示。图9a中，中点电压有明显的3次波动，并有一定的直流偏置，调制波形不连续，电流波形上有尖刺。图9b中，中点电压基本无波动，且由于电压外环的存在，很好地消除了直流偏置，调制波波形连续，电流波形较光滑。

6 结论

分析了中点箝位三电平电路中，各电压矢量对直流中点电压的影响。提出一种基于SVPWM的精确中点电流控制方法，通过调节p型小矢量和n型小矢量的分配比例，实现中点电压的平衡控制。使用该方法可完全抑制中点电压波动，消除直流偏置。实验结果证明了该方法的有效性。